Orientador: João Francisco Galera Monico / Coorientador: Luis Fernando Sapucci / Banca: Rui Manuel da Silva Fernandes / Banca: Felipe Geremia Nievinski / Resumo: Um dos produtos meteorológicos advindos do processamento de alta precisão de dados GNSS é a estimativa do atraso zenital troposférico o qual pode ser utilizado para quantificar o vapor d'água integrado na coluna atmosférica, importante medida para as ciências atmosféricas. A combinação de séries temporais do atraso troposférico visa gerar uma solução única, mais confiável se comparada com as soluções individuais estimadas via processamento de dados GNSS. Esta dissertação propõe uma combinação em tempo quase real do atraso zenital troposférico baseada em múltiplas soluções para um tempo específico. Nessas circunstâncias, optou-se por uma combinação obtida por meio do método dos mínimos quadrados, com controle de qualidade realizado pelo processo detecção, identificação e adaptação. As estimativas do atraso zenital troposférico foram obtidas por meio dos softwares de processamento de dados GNSS, GAMIT e GIPSY-OASIS II (GOA-II), os quais utilizam diferentes métodos e estratégias de processamento... / Abstract: One of meteorological products obtained from the high-precision GNSS data processing is the zenithal tropospheric delay, which can be used to quantify the integrated water vapor, an important measurement for atmospheric sciences. Combination of tropospheric delay time series aims to generate a single solution, more reliable than each individual series. This dissertation proposes a combination in near real time of tropospheric delay parameters based on multiple solutions for a specific time. Under these circumstances, it was decided a combination derived by the least squares method and the quality control process based on detection, identification and adaptation. The zenithal tropospheric delay was derived by GIPSY-OASIS II and GAMIT GNSS data processing software systems, each one using different processing methods and strategies... / Mestre

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:22:26Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2013-01-25Bitstream added on 2014-06-13T18:47:29Z : No. of bitstreams: 1 gouveia_taf_me_prud.pdf: 2080620 bytes, checksum: 367cc204a50707c9b093fb251e4a76d9 (MD5) / O posicionamento com o GNSS (GNSS – Global Navigation Satellite System) é atualmente a técnica mais utilizada para se obter a localização sobre a superfície terrestre ou próxima a essa. Depois dos efeitos causados pela ionosfera, a refração que o sinal sofre ao ultrapassar a neutrosfera pode ser considerada como uma das maiores fontes de erro no sinal, a qual gera um atraso no mesmo, denominado Atraso Zenital Troposférico (em inglês, Zenithal Tropospheric Delay - ZTD). Esse atraso gera erros no posicionamento GNSS, quando não é devidamente modelado. Os modelos de Previsão Numérica de Tempo (PNT) são boas alternativas para minimizar esse problema, pois geram previsões do ZTD em uma grade regular. No Brasil está operacional no CPTEC/INPE um processo que gera tais previsões com resolução espacial de 15 km. No entanto, na elaboração da atual versão não se utiliza o melhor banco de dados atmosféricos sobre a América do Sul, o que é possível de se obter... / The positioning with the GNSS (GNSS - Global Navigation Satellite System) is the most used technique to obtain a location over terrestrial surface or close to it. After the effects generated by Ionosphere, the refraction that the signal suffers when it goes through the neutrosphere can be considered as one of the largest error sources in the signal, in which is generated a delay, called Zenithal Tropospheric Delay (ZTD). When the ZTD are not modeled, significant errors in the GNSS positioning are observed, Numerical Weather Prediction models are good alternatives to minimize this problem, because these models generate ZTD predictions in a regular grid. A process for the propose of generating ZTD predictions with 15 km of resolution is operational at CPTEC/INPE. However, in this version it is not utilized the best atmospheric data base over the region, which is possible to obtain with data... (Complete abstract click electronic access below)

Resumo: A quantificação do vapor d'água integrado na atmosfera (IWV - Integrated Water Vapor), ao contrário de outras variáveis meteorológicas, é algo que ainda se apresenta como um grande desafio para as Ciências Atmosféricas. Diversos mecanismos, envolvendo diferentes técnicas, têm sido empregados e testados para esse fim em diferentes regiões do globo por pesquisa dores das mais variadas áreas da ciência. Essa tese apresenta uma contribuição a esse tema ao empregar receptores GPS (Global Positioning System) em bases terrestres, localizados no Brasil, envolvendo instituições de pesquisa na área de Geodésia e de Meteorologia. Os objetivos principais desse trabalho são validar os valores do IWV obtidos a partir das observações GPS e contribuir com a viabilização da utilização de redes ativas de receptores GPS, existentes atualmente e futuras, no monitoramento do IWV como suporte às atividades da Meteorologia e Climatologia no Brasil. Os resultados obtidos mostram que, com a efetivação desse processo, poderá ser obtida uma fonte adicional de informações da umidade para Previsão Numérica de Tempo (PNT). Além disso, é mostrado também que a alta resolução temporal dos valores do IWV obtidos a partir das observações GPS pode contribuir para a melhoria dos resultados gerados por outras técnicas empregadas na mesma tarefa. Em contrapartida, um modelo de PNT é utilizado para gerar previsões da influência da troposfera nos sinais GPS, visando beneficiar aplicações GPS em tempo real. Os resultados gerados nesse trabalho são frutos da sinergia entre as duas áreas envolvidas e mostram que, atualmente, há boas perspectivas para essa parceria no Brasil. / Abstract: Quantification of Integrated Water Vapor (IWV), unlike other meteorological variables, still represents a significant challenge to the Atmospheric Sciences. In this task several techniques using different mechanisms have been employed and tested in different regions of the planet. Many researchers from several areas of science have been involved in this process. This thesis presents a contribution to this theme, employing ground-based GPS receivers installed on Brazilian territory, involving Geodesy and Meteorology research institutes. The main aim of this work is to contribute in order to make enable the use of the existing networks of continuously operating GPS receivers, and those that will be installed in the future, in IWV monitoring to support meteorological and climatological activities in Brazil. The results generated show that in this process it is possible to obtain an additional source of humidity information for Numerical Weather Prediction (NWP). Furthermore, the prospect of using the ground-based GPS receivers to monitor atmospheric water vapor is promising because thehigh temporal resolution of IWV values from GPS observations can improve the results generated from other techniques employed in the same task. At the same time, a NWP model is applied to generate predictions of the atmosphere's influence over radiofrequency signals, to improve real time GPS applications. The results of this work stem from the synergy between the two areas of science involved. They show that the current outlook for this partnership in Brazil is good, and that both Meteorology and Geodesy will benefit. / Orientador: João Francisco Galera Monico / Coorientador: João Augusto Toledo Machado / Banca: José Antonio Aravequia / Banca: Paul J. de Jonge / Banca: José Tadeu Garcia Tommaselli / Banca: Paulo de Oliveira Camargo / Doutor

Orientador: João Francisco Galera Monico / Coorientador: Luiz Fernando Sapucci / Banca: Haroldo Antonio Marques / Banca: Daniele Barrocá Marra Alves / Resumo: A atmosfera terrestre é uma das principais fontes de erros na determinação de coordenadas no posicionamento pelo GNSS (Global Navigation Satellite Systems). Para fins de posicionamento geodésico, a atmosfera terrestre pode ser dividida em duas camadas: a troposfera e a ionosfera. Destaca-se que tais camadas interagem de forma distinta com os sinais GNSS. Para mitigar os erros ocasionados por essas interações é necessário um tratamento específico para cada camada. A troposfera é a camada que se estende da superfície terrestre até, aproximadamente, 50 km de altitude. É um meio não dispersivo, ou seja, sua influência não depende da frequência dos sinais, e um de seus principais efeitos é o atraso troposférico. No contexto do processamento de dados GNSS, estima-se o ZTD (Zenith Tropospheric Delay), o qual pode ser subdividido em duas componentes principais: hidrostática e úmida. A componente úmida depende da temperatura e da densidade de vapor d'água, ao longo do caminho percorrido pelo sinal; já a componente hidrostática que é composta por gases secos, depende principalmente da temperatura e da pressão. Para mapear o atraso da direção do satélite para a zenital, funções de mapeamento são empregadas e para a assimetria azimutal existe a possibilidade de estimar os gradientes troposféricos. No entanto, ainda não há no meio científico um consenso sobre a adoção dos gradientes horizontais, uma vez que as vantagens da inserção desse parâmetro no tratamento de dados GNSS ainda não foram suficientemente evidenciadas... / Abstract: The Earth's atmosphere is one of the major sources of errors in the positioning by GNSS (Global Navigation Satellite Systems). The atmosphere is divided in terms of geodetic positioning in two layers, which interact in different ways with the GNSS signals, the troposphere and the ionosphere. To mitigate the errors caused by these interactions a specific treatment is required for each layer. The troposphere is the layer from the Earth's surface up to about 50 km altitude. It is a non-dispersive medium, that is, their influence does not depend on the frequency of the signals, and one of its main effects is the tropospheric delay. In the context of GNSS data processing, it is estimated the ZTD (Zenith Tropospheric Delay), which can be subdivided into two main components: the hydrostatic and the wet one. The wet component depends on the temperature and water vapor density, along the path described by the signal. As the hydrostatic component comprises dry gases, it depends mainly on the temperature and pressure. In order to model the ZTD vertical variation usually it is employed the functions known as mapping functions, and concerning the azimuthal asymmetry it is possible to estimate the horizontal tropospheric gradients. However, there is still no consensus in the scientific community about the advantages of the horizontal gradients estimation, since the insertion of this parameter in the treatment of GNSS data has not yet been clearly evidenced, either for positioning purposes or for estimating the delay to obtain the PW (precipitable Water - precipitable water). This research aims to investigate the influence of the estimate tropospheric horizontal gradient in the high accuracy GNSS positioning on relative mode involving long baselines... / Mestre

Orientador : Renato Baldini Filho / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-02T20:12:13Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Gomes_GeraldoGilRaimundo_D.pdf: 13389523 bytes, checksum: 5327ee93ba086c9232503926d8c471e6 (MD5) Previous issue date: 2002 / Resumo: A disponibilidade dos sistemas radioenlaces digitais em linha de visada, que operam com taxas de transmissões de dezenas ou centenas de Mb/s, pode ser fortemente limitada pelos efeitos dos desvanecimentos seletivos. Sob condições geoclimáticas adversas, a extensão do enlace e/ou a taxa de transmissão podem sofrer limitações, mesmo quando equalizações adaptativas e técnicas para correção direta de erros estejam sendo utilizadas A utilização de modulação multiportadora pode ser uma alternativa para estes casos e as análises de desempenho dessas modulações podem ser determinadas a partir de suas áreas de assinatura. O objetivo deste trabalho é determinar o desempenho de um esquema de modulação multiportadora codificado por bloco, com entrelaçamento retangular espacial. Os resultados de simulação apresentam uma redução significativa na área de assinatura em canais com modelo de Rummler, comparado com esquema de modulação codificada em portadora única e equalização adaptativa, para um dado valor de taxa de erro de bit de limiar / Abstract: The availability of line-of-sight (LOS) microwave digital systems which work at high transmission rates such as 155 Mb/s, may be strongly limited by frequency-selective fading effects. The main countermeasure techniques against the fading are equalizations, diversity and error control coding. Under adverse geoclimatic conditions, the path length and/or the transmission rate may suffer restrictions even when countermeasures, like adaptive equalizations and forward error control are used. The multicarrier modulation technique may be an alternative to tackle the effects of the fading. The performance analysis of multicarrier systems can be made based on the signature area. The aim of this work is to determine the performance of low complexity Block Coded Multicarrier Modulation (BCMCM), with space rectangular interleaving. The simulation results present a significant signature area reduction on the Rummler¿s model channel compared to the single carrier coded modulation systems with adaptive equalization, for a specific threshold bit error rate / Doutorado / Doutor em Engenharia Elétrica

Submitted by Reginaldo Soares de Freitas (reginaldo.freitas@ufv.br) on 2018-06-14T12:50:08Z No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 2097155 bytes, checksum: 7f0426a46a4d0fb7892b42dc9c5640c6 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-06-14T12:50:08Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 2097155 bytes, checksum: 7f0426a46a4d0fb7892b42dc9c5640c6 (MD5) Previous issue date: 2018-02-28 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Umas das técnicas para o processamento das observáveis GNSS, com resultados satisfatórios, é o PPP (Posicionamento por Ponto Preciso). No entanto, a maioria das fontes de erros envolvidas nesta metodologia precisam ser modeladas, ao contrário do que ocorre com o método de posicionamento relativo. Quando são utilizados receptores de duas frequências, uma das fontes de erros mais importantes no PPP se refere à troposfera. O atraso zenital troposférico (ZTD - Zenith Tropospheric Delay), ou refração troposférica, é a principal fonte de erro no posicionamento com GNSS devido à troposfera. Destaca-se que há poucos estudos que comparam os modelos de correção da refração troposférica associados às funções de mapeamento em levantamentos no território brasileiro. Essa pesquisa tem como objetivo principal analisar diversos modelos de refração troposférica e funções de mapeamento no processamento PPP no Brasil, assim como sua influência na acurácia planimétrica e altimétrica das coordenadas finais estimadas. Para tanto, foram investigados os modelos troposféricos de Saastamoinen, Niell, Hopfield, Saastamoinen baseado nos dados de atmosfera do modelo GPT (Global Pressure and Temperature), e o modelo de Previsão Numérica de Tempo do ECMWF (European Centre for Medium-Range Weather Forecasts), aliados as funções de mapeamento de , Niell, Hopfield, GMF (Global Mapping Function), e VMF1 (Vienna Mapping Function 1), disponíveis no software científico BERNESE v. 5.2. Além disso, foi avaliado uma estratégia sem correção a priori do atraso troposférico hidrostático. Os estudos foram realizados nas cinco regiões geográficas do Brasil, e nos períodos de quinze dias para cada estação do ano. Pôde-se constatar que, em relação à acurácia da resultante planimétrica, os modelos de refração troposférica apresentaram resultados similares. Já para a componente altimétrica, o modelo Hopfield não apresentou um desempenho semelhante as outras estratégias de processamento. Além disso, os valores de RMS da acurácia altimétrica apresentaram valores maiores para estações GNSS localizadas na região Norte, principalmente na primavera. Os menores RMS de acurácia altimétrica foram alcançados para estações localizadas na região Sul, na primavera. / One of the GNSS observable processing technique, with satisfactory results, is the PPP (Precise Point Positioning). However, the majority of error sources involved in this methodology needs to be modeled, unlike of what happens with the relative positioning method. When double frequency receptors are used, one of the most important source of error in PPP is due to the troposphere. The Zenith Tropospheric Delay (ZTD), or tropospheric refraction, is the main source of error in GNSS positioning due to the troposphere. It stands out that there are few studies that compares tropospheric refraction correction models associated to mapping functions on surveys done on Brazilian territory. This research’s main objective is to analyze various tropospheric refraction in PPP processing in Brazil, as well as its influence on the final planimetric and altimetric coordinates’ accuracy. For this, were investigated the tropospheric models of Saastamoinen, Niell, Hopfield, Saastamoinen based on the GPT (Global Pressure and Temperature) model, and the ECMWF (European Center for Medium-Range Weather Forecasts), allied to the mapping functions of 1 / (cos Z), Niell, Hopfield, GMF (Global Mapping Function), and VMF1 (Vienna Mapping Function 1), available in BERNESE v. 5.2. In addition, a strategy without a priori correction of the hydrostatic tropospheric delay was evaluated. Studies were done for Brazil’s five geographic regions, for 15 days of each season. It was verified that, regarding the planimetric resultant’s accuracy, the tropospheric refraction models showed similar results. For the altimetric component, the Hopfield model did not show similar performance compared to other processing strategies. Moreover, RMS values for the altimetric accuracy were bigger on GNSS station located on the North region, especially during spring. The lower RMS values for altimetric accuracy were achieved on stations located on the south region, on spring.

Submitted by Elizabete Silva (elizabete.silva@ufes.br) on 2015-11-23T19:08:09Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) INFLUÊNCIA DOS COMPOSTOS ORGÂNICOS VOLÁTEIS NO POTENCIAL DE FORMAÇÃO DO OZÔNIO TROPOSFÉRICO NA GRANDE VITÓRIA-ES.pdf: 3636611 bytes, checksum: 18bc0a9ce6ff16e16830e30e01febabc (MD5) / Approved for entry into archive by Morgana Andrade (morgana.andrade@ufes.br) on 2016-01-05T10:15:50Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) INFLUÊNCIA DOS COMPOSTOS ORGÂNICOS VOLÁTEIS NO POTENCIAL DE FORMAÇÃO DO OZÔNIO TROPOSFÉRICO NA GRANDE VITÓRIA-ES.pdf: 3636611 bytes, checksum: 18bc0a9ce6ff16e16830e30e01febabc (MD5) / Made available in DSpace on 2016-01-05T10:15:50Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) INFLUÊNCIA DOS COMPOSTOS ORGÂNICOS VOLÁTEIS NO POTENCIAL DE FORMAÇÃO DO OZÔNIO TROPOSFÉRICO NA GRANDE VITÓRIA-ES.pdf: 3636611 bytes, checksum: 18bc0a9ce6ff16e16830e30e01febabc (MD5) Previous issue date: 2014 / CNPQ / Neste estudo, foi avaliado o potencial de formação do ozônio troposférico (PFO) a partir da influência dos compostos orgânicos voláteis (COV) presentes na atmosfera da Região Metropolitana da Grande Vitória (RMGV) entre os períodos de 05/02/2013 a 05/04/2013 e entre 16/05/2013 a 21/06/2013. Cada espécie de COV reativo possui um determinado potencial na formação do ozônio, por isso, a importância no conhecimento dessas espécies presentes na atmosfera local é de suma importância na proposição de medidas de controle da poluição do ar. Por meio de amostradores passivos um total de 96 amostras foram coletadas em três estações da rede de monitoramento da qualidade do ar (RAMQAr) da RMGV, localizadas nos bairros Laranjeiras, Enseada do Suá e Ibes. A caracterização qualitativa e quantitativa dos COV possibilitou quantificar o PFO da região através do método de escala de reatividade máxima por incremento (MIR) proposta por Carter (1994). Os resultados indicaram que o grupo de COV predominante na RMGV é dos ácidos orgânicos, seguido pelos álcoois e aromáticos substituídos. Entre os COV com maior potencial de formação do ozônio, os compostos undecano, tolueno, etilbenzeno e o,m,p-xileno são os de maior abundância na RMGV, apresentando médias, respectivamente, de 0,855 μg m-3, 0,365 μg m-3 , 0,259 μg m-3 e 0,289 μg m-3 no período entre 16/05/2013 a 21/06/2013. Os resultados ainda indicaram que os BTEX, grupo constituído por benzeno, tolueno, etilbenzeno e o,m,p-xilenos, encontraram-se abaixo dos valores considerados prejudiciais a saúde da população na RMGV. O PFO na RMGV calculado a partir de todos os compostos do grupo COV precursores foi de 22,55 μg m-3 para o período de 05/02/2013 a 05/04/2013 e de 32,11 μg m-3 para o período de 16/05/2013 a 21/06/2013, sendo que, os compostos, tolueno e o-xileno foram responsáveis por aproximadamente 37% de todo o PFO produzido a partir do grupo COV precursores. Uma avaliação revelou que o valor geral da razão COV/NOx para a RMGV foi de aproximadamente 1,71, indicando que a região apresenta uma condição COV-limitante na produção do ozônio. Portanto, a adoção de medidas apenas para remoção de NOx da atmosfera da RMGV poderá favorecer as reações entre o OH e os COV, formando radicais que possibilitam regenerar o NO2 e favorecendo o aumento da taxa líquida de produção do ozônio na região. / In the present study, the ozone forming potential (OFP) from volatile organic compounds (VOCs) in the atmosphere of Metropolitan Region of Grande Vitória (RMGV) has been studied on the periods between 02/05/2013 to 04/05/2013 and 05/16/2013 to 06/21/2013. Each species of VOC has a particular reactivity on ozone forming potential, so the knowledge of these species in the local atmosphere is of great importance in proposing measures to control of air pollution. Passive samplers were installed at three of air quality monitoring stations (RAMQAr) of RMGV, and a total of 96 samplings were collected between the two sampling periods. By the characterization and quantification of VOC was possible to quantify the OFP applying the scale of maximum incremental reactivity (MIR) proposed by Carter (1994). The results indicated that the predominant group of VOCs in the RMGV is the organic acids, followed by alcohols and substituted aromatics. Among the VOCs with the greatest OFP, the undecane, toluene , ethylbenzene and m, p-xylene compounds are the most abundant in RMGV, presenting the means of 0,855 μg m-3, 0,365 μg m-3 , 0,259 μg m-3 and 0,289 μg m-3, respectively, on the period 05/16/2013 to 06/21/2013. The results also indicated that the BTEX group consisting of benzene, toluene, ethylbenzene and m,p-xylenes are below of the limits considered harmful to the health of the population in RMGV . The ozone forming potential in RMGV calculated from all the precursors VOC group was 22.55 μg m-3 in summer period and 32.11 μg m-3 in the winter period. The toluene and o-xylene compounds are responsible for approximately 37 % of all OFP produced from precursors VOC group. The assessment of the VOC/NOx ratio revealed that the overall value of that ratio in RMGV is approximately 1.71, indicating that the region has a VOC-limiting condition for the production of ozone. Therefore, the adoption of measures only to remove NOx from the atmosphere of RMGV could favor reactions between OH and VOC, forming radicals that enable regenerate NO2 increasing the net rate of ozone production in the region.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:31:04Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2005-12-07Bitstream added on 2014-06-13T20:01:31Z : No. of bitstreams: 1 sapucci_lf_dr_prud.pdf: 3782471 bytes, checksum: af4cccfc2f5cb3b6dd4ba86dfb21c180 (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) / A quantificação do vapor d'água integrado na atmosfera (IWV - Integrated Water Vapor), ao contrário de outras variáveis meteorológicas, é algo que ainda se apresenta como um grande desafio para as Ciências Atmosféricas. Diversos mecanismos, envolvendo diferentes técnicas, têm sido empregados e testados para esse fim em diferentes regiões do globo por pesquisa dores das mais variadas áreas da ciência. Essa tese apresenta uma contribuição a esse tema ao empregar receptores GPS (Global Positioning System) em bases terrestres, localizados no Brasil, envolvendo instituições de pesquisa na área de Geodésia e de Meteorologia. Os objetivos principais desse trabalho são validar os valores do IWV obtidos a partir das observações GPS e contribuir com a viabilização da utilização de redes ativas de receptores GPS, existentes atualmente e futuras, no monitoramento do IWV como suporte às atividades da Meteorologia e Climatologia no Brasil. Os resultados obtidos mostram que, com a efetivação desse processo, poderá ser obtida uma fonte adicional de informações da umidade para Previsão Numérica de Tempo (PNT). Além disso, é mostrado também que a alta resolução temporal dos valores do IWV obtidos a partir das observações GPS pode contribuir para a melhoria dos resultados gerados por outras técnicas empregadas na mesma tarefa. Em contrapartida, um modelo de PNT é utilizado para gerar previsões da influência da troposfera nos sinais GPS, visando beneficiar aplicações GPS em tempo real. Os resultados gerados nesse trabalho são frutos da sinergia entre as duas áreas envolvidas e mostram que, atualmente, há boas perspectivas para essa parceria no Brasil. / Quantification of Integrated Water Vapor (IWV), unlike other meteorological variables, still represents a significant challenge to the Atmospheric Sciences. In this task several techniques using different mechanisms have been employed and tested in different regions of the planet. Many researchers from several areas of science have been involved in this process. This thesis presents a contribution to this theme, employing ground-based GPS receivers installed on Brazilian territory, involving Geodesy and Meteorology research institutes. The main aim of this work is to contribute in order to make enable the use of the existing networks of continuously operating GPS receivers, and those that will be installed in the future, in IWV monitoring to support meteorological and climatological activities in Brazil. The results generated show that in this process it is possible to obtain an additional source of humidity information for Numerical Weather Prediction (NWP). Furthermore, the prospect of using the ground-based GPS receivers to monitor atmospheric water vapor is promising because thehigh temporal resolution of IWV values from GPS observations can improve the results generated from other techniques employed in the same task. At the same time, a NWP model is applied to generate predictions of the atmosphere's influence over radiofrequency signals, to improve real time GPS applications. The results of this work stem from the synergy between the two areas of science involved. They show that the current outlook for this partnership in Brazil is good, and that both Meteorology and Geodesy will benefit.

Submitted by Paulo Sérgio de Oliveira Júnior null (psergio.jr@hotmail.com) on 2017-11-17T14:41:41Z No. of bitstreams: 1 d_oliveira-jr_ps_thesis.pdf: 14260833 bytes, checksum: ebcb000a304456bb9bc42d8d1ccaa566 (MD5) / Approved for entry into archive by LUIZA DE MENEZES ROMANETTO (luizamenezes@reitoria.unesp.br) on 2017-11-17T17:10:17Z (GMT) No. of bitstreams: 1 oliveirajunior_ps_dr_prud.pdf: 14260833 bytes, checksum: ebcb000a304456bb9bc42d8d1ccaa566 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-11-17T17:10:17Z (GMT). No. of bitstreams: 1 oliveirajunior_ps_dr_prud.pdf: 14260833 bytes, checksum: ebcb000a304456bb9bc42d8d1ccaa566 (MD5) Previous issue date: 2017-09-05 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) / PPP (Precise Point Positioning) is a positioning method by GNSS (Global Navigation Satellite Systems), based on SSR (State Space Representation) concept that can provide centimeter accuracy solutions. Real-time PPP (RT-PPP) is possible thanks to the availability of precise products, for orbits and clocks, provided by the International GNSS Service (IGS), as well as by its analysis centers such as CNES (Center National d'Etudes Spatiales). One of the remaining challenges on RT-PPP is the mitigation of atmospheric effects (troposphere and ionosphere) on GNSS signals. Thanks to recent improvements in atmospheric models, RT-PPP can be enhanced, allowing accuracy and centimeter initialization time, comparable to the current NRTK (Network Real-Time Kinematic) method. Such performance depends on topology of permanent stations networks and atmospheric conditions. The main objective of this project is to study the RT-PPP and the optimized infrastructure in terms of costs and benefits to realize the method using atmospheric corrections. Therefore, different configurations of a dense and regular GNSS network existing in France, the Orpheon network, are used. This network has about 160 sites and is owned by Geodata-Diffusion (Hexagon Geosystems). The work was divided into two main stages. Initially, ‘float PPP-RTK’ was evaluated, it corresponds to RT-PPP with improvements resulting from network corrections, although with ambiguities kept float. Further on, network corrections are applied to improve “PPP-RTK” where ambiguities are fixed to their integer values. For the float PPP-RTK, a modified version of the RTKLib 2.4.3 (beta) package is used to take into account for the network corrections. First-order ionospheric effects were eliminated by the iono-free combination and zenith tropospheric delay estimated. The corrections were applied by introducing a priori constrained tropospheric parameters. Periods with different tropospheric conditions were chosen to carry out the study. Adaptive modeling based on OFCs (Optimal Fitting Coefficients) has been developed to describe the behavior of the troposphere, using estimates of tropospheric delays for Orpheon stations. This solution allows one-way communication between the server and the user. The quality of tropospheric corrections is evaluated by comparison to external tropospheric products. The gains achieved in convergence time to 10 centimeters accuracy were statistically quantified. Network topology was assessed by reducing the number of reference stations (up to 75%) using a sparse Orpheon network configuration to perform tropospheric modeling. This did not degrade the tropospheric corrections and similar performances were obtained on the user side. In the second step, PPP-RTK is realized using the PPP-Wizard 1.3 software and CNES real-time products for orbits, clocks and phase biases of satellites. RT-IPPP (Real-Time Integer PPP) is performed with estimation of tropospheric and ionospheric delays. Ionospheric and tropospheric corrections are introduced as a priori parameters constrained to the PPP-RTK of the user. To generate ionospheric corrections, it was implemented a solution aligned with RTCM (Real-Time Maritime Services) conventions, regarding the transmission of ionospheric parameters SSR, which is a standard Inverse Distance Weighting (IDW) algorithm. The choice of the periods for this experiment was made mainly with respect to the ionospheric activity. The comparison of the atmospheric corrections with the external products and the evaluation of different network topologies (dense and sparse) were also carried out in this stage. Statistically, the standard RT-IPPP takes ~ 25 min to achieve a 10 cm horizontal accuracy, which is significantly improved by our method: 46% (convergence in 14 min) with dense network corrections and 24% (convergence in 19 min) with the sparse network. Nevertheless, vertical positioning sees its convergence time slightly increased, especially when corrections are used from a sparse network solution. However, improvements in horizontal positioning due to external SSR corrections from a (dense or sparse) network are promising and may be useful for applications that depend primarily on horizontal positioning. / O PPP (Precise Point Positioning) é um método de posicionamento pelo GNSS (Global Navigation Satellite Systems), baseado no conceito SSR (State Space Representation) o qual pode fornecer soluções de acurácia centimétrica. O PPP em tempo real (RT-PPP) é possível graças à disponibilidade de produtos precisos, para órbitas e relógios, fornecidos pelo IGS (International GNSS Service), bem como por seus centros de análise, como o CNES (Centre National d’Etudes Spatiales). Um dos desafios restantes no RT-PPP é a mitigação dos efeitos atmosféricos (troposfera e ionosfera) nos sinais GNSS. Graças às melhorias recentes nos modelos atmosféricos, o RT-PPP pode ser aprimorado, permitindo tempo de inicialização com acurácia centimétrica, comparável ao atual método NRTK (Network Real-Time Kinematic). Esse desempenho depende da topologia das redes de estações permanentes e das condições atmosféricas. O objetivo principal deste projeto é estudar o RT-PPP e a infraestrutura optimizada em termos de custos e benefícios para realizar o método usando correções atmosféricas. Portanto, são utilizadas diferentes configurações de uma rede GNSS densa e regular existente na França, a rede Orphéon. Esta rede tem cerca de 160 estações, sendo propriedade da Geodata-Diffusion (Hexagon Geosystems). O trabalho foi dividido em duas etapas principais. Inicialmente, foi avaliado o "float PPP-RTK", que corresponde ao RT-PPP com melhorias resultantes de correções de rede, embora mantendo as ambiguidades como float. Em um segundo momento, as correções de rede são aplicadas para aprimorar o "PPP-RTK", onde ambiguidades são fixadas para seus valores inteiros. Para o float PPP-RTK, uma versão modificada do software RTKLib 2.4.3 (beta) é empregada de modo a levar em consideração as correções de rede. Os efeitos ionosféricos de primeira ordem são eliminados pela combinação iono-free e atraso zenital troposférico é estimado. As correções são aplicadas introduzindo parâmetros troposféricos a priori injuncionados. Períodos com diferentes condições troposféricas foram escolhidos para realizar o estudo. Uma modelagem adaptativa baseada em OFCs (Optimal Fitting Coefficients) foi implementada para descrever o comportamento da troposfera, utilizando estimativas de atraso troposférico para estações da rede Orphéon. Tal solução permite a comunicação unidirecional entre o servidor e o usuário. A qualidade das correções troposféricas foi avaliada através de comparação com produtos externos troposféricos. Os ganhos alcançados no tempo de convergência para acurácia de 10 centímetros foram quantificados estatisticamente. A topologia de rede foi avaliada reduzindo o número de estações de referência (em até 75%) usando uma configuração da rede Orphéon esparsa para realizar a modelagem troposférica. Isso não degradou as correções troposféricas e foram obtidas performances similares para os usuários simulados. Na segunda etapa, o PPP-RTK é realizado usando o software PPP-Wizard 1.3, bem como os produtos para tempo real do CNES de órbitas, relógios e biases de fase dos satélites. O RT-IPPP (Real-Time Integer PPP) é realizado com estimativa de atrasos troposféricos e ionosféricos. As correções ionosféricas e troposféricas são introduzidas como parâmetros a priori injuncionados no PPP-RTK do usuário. Para gerar correções ionosféricas, foi implementada uma solução alinhada com as convenções RTCM (Real-Time Maritime Services), em relação à transmissão de correções ionosféricas SSR, o qual é um algoritmo baseado na ponderação pelo inverso da distância (IDW – Inverse Distance Weighting). A escolha dos períodos para este experimento foi realizada principalmente em relação à atividade ionosférica. A comparação das correções atmosféricas com produtos externos, assim como a avaliação de diferentes topologias de rede (densa e esparsa) também foram realizadas nesta etapa. Estatisticamente, o RT-IPPP padrão leva ~ 25 min para alcançar uma acurácia horizontal de 10 cm, a qual é significativamente melhorada pelo método implementado: 46% (convergência em 14 min) com correções de rede densa e 24% (convergência em 19 min) com a rede esparsa. No entanto, o posicionamento vertical vê o seu tempo de convergência ligeiramente aumentado, especialmente quando as correções são usadas a partir de uma solução de rede esparsa. No entanto, as melhorias no posicionamento horizontal com o uso das correções de SSR externas de uma rede (densa ou esparsa) são promissoras e podem ser úteis para aplicações que dependem principalmente do posicionamento horizontal. / Le PPP (Precise Point Positioning) est une méthode de positionnement par GNSS (Global Navigation Satellite Systems), basée sur le concept SSR (State Space Representation), qui peut générer solutions de précision centimétrique. Le PPP en temps réel (RT-PPP) est possible grâce à la disponibilité des produits précis, pour les orbites et horloges, fournis par l’IGS (International GNSS Service), ainsi que par ses centres d'analyse, tels que le CNES (Centre National d'Etudes Spatiales). Un des défis restants sur le RT-PPP est la mitigation des effets atmosphériques (troposphère et ionosphère) sur les signaux GNSS. Grâce aux améliorations récentes des modèles atmosphériques, le RT-PPP peut être amélioré, ce qui permet une précision et un temps d'initialisation au niveau du centimètre, comparables à la méthode NRTK (Network Real-Time Kinematic) actuelle. De telles performances dépendent de la topologie du réseau de stations GNSS permanentes et des conditions atmosphériques. L'objectif principal de ce projet est d'étudier le RT-PPP et l'infrastructure optimisée en termes de coûts et d'avantages pour réaliser la méthode en utilisant des corrections atmosphériques. Pour cela, différentes configurations d'un réseau GNSS dense et régulier existant en France, le réseau Orphéon, sont utilisées. Ce réseau compte environ 160 sites, propriété de Geodata-Diffusion (Hexagon Geosystems). Le travail est divisé en deux étapes principales. Dans un premier temps, le mode «PPP-RTK flottant» a été évalué, il correspond au RT-PPP avec des améliorations issues des corrections de réseau, mais avec les ambiguïtés flottantes. Ensuite, des corrections de réseau sont appliquées pour améliorer le mode « PPP-RTK » où les ambiguïtés sont fixées à leurs valeurs entières. Pour le PPP-RTK flottant, une version modifiée du package RTKLib 2.4.3 (beta) est utilisée pour prendre en compte les corrections réseau. Les effets ionosphériques de premier ordre ont été éliminés par la combinaison iono-free et le retard troposphérique zénithal est estimé. Les corrections ont été appliquées en introduisant des paramètres troposphériques a priori contraints. Des périodes avec différentes conditions troposphériques ont été choisies pour réaliser l'étude. Une modélisation adaptative basée sur les OFCs (Optimal Fitting Coefficients) a été mise en place pour décrire le comportement de la troposphère, en utilisant des estimations des retards troposphériques pour les stations Orphéon. Cette solution permet une communication mono-directionnelle entre le serveur et l'utilisateur. La qualité des corrections troposphériques est évaluée par comparaison avec des produits troposphériques externes. Les gains réalisés sur le temps de convergence pour obtenir un positionnement de 10 centimètres de précision ont été quantifiés statistiquement. La topologie du réseau a été évaluée, en réduisant le nombre de stations de référence (jusqu'à 75%), via une configuration de réseau Orphéon lâche pour effectuer la modélisation troposphérique. Cela n'a pas dégradé les corrections troposphériques et des performances similaires ont été obtenues du côté de l'utilisateur. Dans la deuxième étape, le PPP-RTK est réalisé grâce au logiciel PPP-Wizard 1.3 et avec les produits temps réel CNES pour les orbites, les horloges et les biais de phase des satellites. Le RT-IPPP (Real-Time Integer PPP) est réalisé avec estimation des délais troposphériques et ionosphériques. Les corrections ionosphériques et troposphériques sont introduites en tant que paramètres a priori contraints au PPP-RTK de l'utilisateur. Pour générer des corrections ionosphériques, il a été mis en place une solution alignée avec les conventions RTCM (Real-Time Maritime Services) pour la transmission des paramètres ionosphériques SSR, un algorithme standard d'interpolation à distance inversée (IDW – Inverse Distance Weighting). Le choix des périodes pour cette expérience a été fait principalement en regard de l'activité ionosphérique. La comparaison des corrections atmosphériques avec les produits externes et l'évaluation de différentes topologies de réseau (dense et lâche) ont également été effectuées dans cette étape. Statistiquement le RT-IPPP standard prend ~25 min pour atteindre une précision horizontale de 10 cm, ce que nous améliorons significativement par notre méthode : 46% (convergence en 14 min) avec le réseau dense et 24% (convergence en 19 min) avec le réseau restreint. Néanmoins le positionnement vertical voit son temps de convergence légèrement augmenté, en particulier lorsque l'on utilise des corrections à partir d'une solution de réseau lâche. Cependant, les améliorations apportées au positionnement horizontal dues aux corrections atmosphériques SSR externes provenant d’un réseau (dense ou lâche) sont prometteuses et peuvent être utiles pour les applications qui dépendent principalement du positionnement horizontal. / CNPq: 229828/2013-2

137 f. / Submitted by Ana Hilda Fonseca (anahilda@ufba.br) on 2013-04-05T12:52:18Z No. of bitstreams: 1 TESE_Doutorado_Neuza Neves.pdf: 14182671 bytes, checksum: 1dc20a7a01160b563c11a087932580c1 (MD5) / Approved for entry into archive by Ana Hilda Fonseca(anahilda@ufba.br) on 2013-06-07T14:39:03Z (GMT) No. of bitstreams: 1 TESE_Doutorado_Neuza Neves.pdf: 14182671 bytes, checksum: 1dc20a7a01160b563c11a087932580c1 (MD5) / Made available in DSpace on 2013-06-07T14:39:03Z (GMT). No. of bitstreams: 1 TESE_Doutorado_Neuza Neves.pdf: 14182671 bytes, checksum: 1dc20a7a01160b563c11a087932580c1 (MD5) Previous issue date: 2009 / Ozônio pode afetar a saúde humana sendo a ele atribuída a responsabilidade por centenas de milhares de mortes prematuras a cada ano e por centenas de internações hospitalares adicionais, além da perda de milhões de dias de trabalho. Estes impactos na saúde são causados tanto por exposições a longo prazo (crônica) quanto a curto prazo (aguda). De forma semelhante a que ocorre atualmente próximo às grandes cidades do mundo e aos centros industriais, as concentrações ambientais de ozônio estavam ultrapassando o padrão de qualidade do ar estabelecido no Brasil, nas vizinhanças do Pólo Petroquímico de Camaçari, especialmente durante os anos de 2000 a 2003. Com o objetivo de avaliar a formação e dispersão de ozônio na região do Recôncavo Baiano, foi desenvolvido um estudo, usando modelagem matemática, para melhor compreender as principais fontes dos precursores de ozônio, bem como sua formação e dispersão na referida região. A metodologia adotada no estudo foi a elaboração de um inventário de emissões atmosféricas para as regiões urbanas e industriais e utilização do modelo matemático fotoquímico denominado STEM III – Sulfur Transport and Deposition Model, da Universidade de Iowa (USA), para simular a formação e dispersão deste poluente fotoquímico secundário na atmosfera na região do Recôncavo Baiano. Os resultados do modelo foram comparados com as concentrações medidas por uma rede de monitoramento contínuo da qualidade do ar do Pólo Petroquímico, referente a um período em abril de 2003. Concluiu-se que os resultados calculados para ozônio na região do Recôncavo Baiano, através do modelo matemático STEM são adequados, uma vez que há concordância satisfatória com os dados medidos. Os desvios encontrados ocorreram especificamente durante os episódios com baixas velocidades do vento, quando foram registrados picos de concentrações deste poluente próximo ao Pólo Petroquímico de Camaçari. Os modelos matemáticos meteorológicos não descrevem adequadamente a situação real quando a velocidade do vento é inferior a 1 m/s. ix Os resultados das simulações demonstram que a formação de ozônio ocorre em regiões situadas muito além dos locais onde estão situadas as estações de monitoramento do ar do Pólo, e atinge áreas distantes de Salvador e da região industrial, como Feira de Santana e Santo Estevão, situadas a jusante dos ventos que sopram do quadrante Este, predominantes na região. Todas as concentrações calculadas para ozônio foram inferiores ao limite de 160 µg/m3 estabelecidas pela Resolução CONAMA 003/90, para períodos horários e portanto, não deverão causar impactos na saúde humana. No entanto as concentrações encontradas até cerca de 100 a 150 Km das fontes consideradas podem afetar os ecossistemas pois as concentrações máximas simuladas estão próximas do limite de 40 ppb.h (do inglês:Accumulated Dose Over Threshold of 40 ppb.h - AOT40), na região Oeste e Noroeste do domínio estudado. O regime de formação de ozônio na região de Camaçari e de Candeias é limitado pelo NOx, e as reduções das emissões de NO2 efetuadas pelo Pólo Petroquímico à partir de 2004 resultaram na eliminação das violações dos limites de ozônio na sua região de influência. Considerando-se o atual cenário de desenvolvimento do Brasil, em dez anos as concentrações de ozônio nas áreas costeiras do Recôncavo poderão representar uma ameaça para a produtividade agrícola desenvolvida na região situada no interior da Bahia, e eventualmente poderão representar também uma ameaça para a saúde humana, a depender do aumento das emissões, particularmente veiculares. / Salvador